【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构健康监测领域，尤其涉及一种基于边缘计算的结构健康监测方法及系统。
技术介绍
1、结构健康监测是针对工程结构长期服役安全的需求，建立一种状态监测、特征识别和状态评估的自动化系统，为结构的管理和养护提供决策支撑。结构健康监测主要是通过传感设备采集桥梁、建筑、隧道结构物的应变、振动、位移、挠度、倾角、图像信息，通过智能算法对结构的安全性和耐久性进行评估和安全预警，将传统离线、静态、异步的人工检测方法，转变为了在线、动态、同步的现代监测技术。结构健康监测是现代结构运维的重要手段。结构健康监测系统是为了满足结构健康监测的需要建立的软硬件平台。目前的结构健康监测系统多采用“一对多”的形式进行布置，即一套系统服务于多个项目和结构物。
2、目前结构健康监测系统主要采用分布式的传感设备进行数据采集，和集中式的服务器对结构的传感器数据进行统一分析处理。随着项目的累计、监测的结构越来越多、传感器数量和类型越来越丰富、监测算法的数量和复杂性越来越高，传输网络和服务器的压力越来越大，不仅维护成本增加、系统扩展难度大，而且分析预警算法的及时性也受到了挑战。
技术实现思路
1、针对上述的不足，本专利技术提供了一种基于边缘计算的结构健康监测方法及系统，通过将计算程序和功能放到监测现场的网关中执行，进行快速、及时地分析计算，有效的降低了分析处理和预应的时间，减轻了服务器的压力，实现了基于边缘侧网关的结构智能分析、状态评估和安全预警。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下
3、一种基于边缘计算的结构健康监测系统，包括结构安全感知子系统、数据采集传输子系统、现场处理和分析子系统、数据存储与管理子系统、结构预警与评估子系统。
4、优选的，所述的结构安全感知子系统用于采集环境状态、荷载状态、结构响应信号，包括环境监测传感器、荷载感知传感器、结构响应传感器、摄像头，是将真实环境和结构的信息转换为可测量的物理量；
5、优选的，所述的数据采集传输子系统是数据采集仪根据设计的要求定时或者持续的采集传感器的数据，并通过多种传输方式将数据在监测系统的各部分进行传输。
6、优选的，所述的现场处理和分析子系统是利用现场的智能网关设备，对采集的数据进行预处理、结构健康诊断和评估、安全预警。
7、优选的，所述的数据存储与管理子系统是在服务器端负责所有指标、数据、预警和其他业务信息的存储、管理，由数据服务器、数据库、网络视频录像机组成。
8、优选的，所述的结构预警与评估子系统是对监测的数据进行分析计算指标，并对结构的安全性、耐久性健康状态进行诊断和预警。
9、优选的，所述的数据采集传输子系统具体是通过采集仪、解调仪，通过4g、wifi、lora、互联网将数据和信号在采集仪、智能网关、服务器之间进行传输。
10、优选的，所述的现场处理和分析子系统具体是现场的智能网关，将采集的监测数据进行快速、及时的分析计算。
11、一种基于边缘计算的结构健康监测方法，利用上述监测系统，包括以下步骤：
12、步骤一，根据结构特点和需要关注的重点，设计结构的结构健康监测方案；
13、步骤二，根据设计图纸，安装对应的传感器、采集仪、通信设备、处理设备；
14、步骤三，采集仪采集环境数据、结构的响应数据，并传输到边缘设备；
15、步骤四，在边缘设备上对数据进行处理和分析，将计算得到的指标、分析结果、预警情况发送到服务器端；
16、步骤五，在服务器对结果、预警情况进行进一步分析和汇总，并对需要再处理的数据进行分析处理；
17、步骤六，根据分析结果分发预警信息，并将分析结果展示给用户。
18、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
19、本专利技术实现了基于边缘计算的结构健康监测方法和系统，可以对监测数据进行快速、及时地分析计算，有效的降低了分析处理和预应的时间，减轻了服务器的压力，实现了基于边缘侧网关的结构智能分析、状态评估和安全预警。
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1.一种基于边缘计算的结构健康监测系统，其特征在于，包括结构安全感知子系统、数据采集传输子系统、现场处理和分析子系统、数据存储与管理子系统、结构预警与评估子系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的结构健康监测系统，其特征在于，所述的结构安全感知子系统用于采集环境状态、荷载状态、结构响应信号，包括环境监测传感器、荷载感知传感器、结构响应传感器、摄像头，是将真实环境和结构的信息转换为可测量的物理量。
3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的结构健康监测系统，其特征在于，所述的数据采集传输子系统是数据采集仪采集的物理量由模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传输到网关、服务器，包括采集仪、解调仪、光电转换模块、路由器、网关、数据传输模块。
4.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的结构健康监测系统，其特征在于，所述的现场处理和分析子系统是利用现场的智能网关设备，对采集的数据进行预处理、结构健康诊断和评估、安全预警。
5.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的结构健康监测系统，其特征在于，所述的数据存储与管理子系统是在服务器端负责
6.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的结构健康监测系统，其特征在于，所述的结构预警与评估子系统是对监测的数据进行分析计算指标，并对结构的安全性、耐久性健康状态进行诊断和预警。
7.一种基于边缘计算的结构健康监测方法，其特征在于，采用权利1-6任意一项所述的基于边缘计算的结构健康监测系统，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于边缘计算的结构健康监测系统，其特征在于，包括结构安全感知子系统、数据采集传输子系统、现场处理和分析子系统、数据存储与管理子系统、结构预警与评估子系统。
2.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的结构健康监测系统，其特征在于，所述的结构安全感知子系统用于采集环境状态、荷载状态、结构响应信号，包括环境监测传感器、荷载感知传感器、结构响应传感器、摄像头，是将真实环境和结构的信息转换为可测量的物理量。
3.根据权利要求1所述的一种基于边缘计算的结构健康监测系统，其特征在于，所述的数据采集传输子系统是数据采集仪采集的物理量由模拟信号转换为数字信号，并将数字信号传输到网关、服务器，包括采集仪、解调仪、光电转换模块、路由器、网关、数据传输模块。
4.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏飞，吴华勇，周子杰，徐建明，杨春，王枫，赵琳，
申请(专利权)人：上海市建筑科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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